W tym artykule szczegółowo omówimy różnicę między falą poprzeczną a falą podłużną ze szczegółowym wyjaśnieniem.
W zależności od propagacji fal z ruchami wibracyjnymi cząstki, fale dzielą się na dwie; fale podłużne i fale poprzeczne.
| Fala poprzeczna | Fala podłużna |
| Fala ma grzbiet i dolinę | Fala ma kompresję i rozrzedzenie |
| Propagacja fali jest równoległa do kierunku ruchu drgających cząsteczek | Propagacja fali jest prostopadła do kierunku ruchu drgających cząsteczek |
| Fala poprzeczna nie może przemieszczać się w płynie i rozchodzi się z ośrodków stałych i po powierzchniach cieczy | Fale podłużne mogą przechodzić przez dowolne medium, niezależnie od tego, czy jest to ciało stałe, ciecz czy gaz |
| Propagacja fal poprzecznych zależy od przemieszczenia drgających cząsteczek wraz z odległością | Propagacja fali podłużnej zależy od gęstości ośrodka |
| Wykres dla fali poprzecznej będzie wykresem odległości przemieszczenia v/s | Wykres dla fali podłużnej będzie wykresem gęstości v/s odległości |
| W tym przypadku gęstość i ciśnienie nie zmieniają się | Ciśnienie i gęstość fal są maksymalne w obszarze ściskania i zmieniają się okresowo |
| Przykładami fal poprzecznych są fale na wodzie, światło słoneczne, fale elektromagnetyczne, wibracje struny, fale oceaniczne itp. | Przykłady fal podłużnych to fale dźwiękowe, bębnienie, grzmoty, trzęsienia ziemi, tsunami, fale ultradźwiękowe itp. |
| Nazywa się je również falami ścinającymi lub falami S | Nazywa się je również falami ciśnienia, falami kompresji, falami pierwotnymi lub falami p |
| Częstotliwość i długość fali są stałe podczas propagacji fali | Częstotliwość fali jest maksymalna w obszarze kompresji |
| Fala ta działa w dwóch wymiarach, propagacja fali w jednej osi i ruch cząstek w drugiej | Fale te działają tylko w jednym wymiarze, ponieważ kierunek fali i ruchu cząstki jest w tej samej płaszczyźnie |
| Fala poprzeczna może być spolaryzowana | Fale podłużne nie mogą być spolaryzowane |
Co to jest fala poprzeczna?
Fala poprzeczna przenika w kierunku 90 stopni ze ścieżką z powodu oscylacji cząstek.
Fale poprzeczne powstają w wyniku wibracji cząstek. Jeśli ruch wibrujących cząstek odbywa się w osi y, to fala rozchodzi się w osi x.
Fale poprzeczne są również nazywane falą ścinającą, ponieważ fale te mogą prowadzić do deformacji obiektu, po którym te fale przechodzą. Są utrzymywane na najkrótszej odległości i nie są w stanie przeniknąć do płynnych mediów, chociaż przemieszczają się nad płynami. Mogą podróżować tylko ze stanu stałego.
Czytaj więcej na 4+ Przykłady załamania fal: Szczegółowy wgląd i fakty.
Co to jest fala podłużna?
Ruch fal podłużnych odbywa się po torze, po którym przechodzą wibrujące cząstki.
Energia drgających molekuł jest przekazywana do kolejnych molekuł znajdujących się na ścieżce, a więc wraz z nią propaguje się fala.
Połączenia fale podłużne mogą podróżować przez dowolne medium, a tym samym przemieszcza się na większą odległość. W przeciwieństwie do fali poprzecznej, fala podłużna składa się z obszarów kompresji i rozrzedzenia zamiast odpowiednio doliny i grzbietu. Gęstość fal jest najwyższa przy ściskaniu niż przy rozrzedzeniu.
Różnica między częstotliwością a długością fali poprzecznej i podłużnej
Długość fali poprzecznej to długość pomiędzy dwoma kolejnymi grzbietami lub dolinami i jest zgodna z czasem propagacji. Amplituda fali może maleć w momencie zaniku, ale długość fali jest stała. Częstotliwość fali poprzecznej pozostaje stała dzięki propagacji fali.
Częstotliwość fali podłużnej jest najwyższa w obszarze ściskania niż w przypadku rozrzedzenia. Gęstość fali jest mniejsza w obszarze rozrzedzenia, a zatem ciśnienie jest minimalne, podczas gdy ciśnienie jest większe, gdy gęstość fal jest większa. Ze względu na różnicę ciśnień wytwarzane jest ciepło, stąd wymagane są stałe warunki temperaturowe, które są niezbędne do rozchodzenia się fal na większe odległości.
Czytaj więcej na Wpływ załamania na częstotliwość: jak, dlaczego nie, szczegółowe fakty.
Czym są fale sejsmiczne?
Fale sejsmiczne są dwojakiego rodzaju: fala s i fala p. Fala s jest falą poprzeczną, a fala p jest falą podłużną.
Fale sejsmiczne są generowane w wyniku działań tektonicznych płyt, takich jak erupcja magmy, ruch płyt powodujący zbieżne lub rozbieżne płyty, trzęsienia ziemi, osuwiska, materiały wybuchowe itp.
Są to fale o niskiej częstotliwości, które w większości nie są nawet odczuwane przez ludzi. Sejsmometry są używane do śledzenia fali, aby otrzymywać alerty o aktywnościach pod skorupą ziemską. Cóż, fala p, zwana falą pierwotną, jest pierwszą śledzoną w sejsmometrze, która jest falą podłużną. Gdy stopiona magma unosi się w górę, ruch cząstek wytwarza fale wibracyjne. Tfale podłużne są w stanie przejść przez każdy ośrodek, przecinając w ten sposób astenosferę, i są śledzone za pomocą sejsmometrów, które dają dowodowy alarm o aktywności wulkanicznej, zanim mit uderzył w skorupę powierzchniową.
Natomiast fale poprzeczne nie są w stanie przeniknąć do astenosfery w stanie ciekłym, bogatej w tetrahydrat stopionej magmy. Niezdolna do przejścia fala s, zwana również falami wtórnymi, może przemieszczać się tylko przez twarde skały. Daje wyobrażenie tylko o działaniach zachodzących na skorupie ziemskiej.
Czytaj więcej na Wpływ załamania na długość fali: jak, dlaczego, szczegółowe fakty.
Kierunek propagacji fal poprzecznych i podłużnych
Jeśli oscylacja cząstek jest na osi y, to fala poprzeczna rozchodzi się na osi x, fala poprzeczna zawsze się przemieszcza pod kątem 90 stopni do ruchu wibrujących cząstek.
Jeśli oscylacja cząstki znajduje się na osi x, to fala podłużna będzie przemieszczać się po osi x. Fala podłużna porusza się w płaszczyźnie tworzącej kąt 180 stopni do kierunku ruchu drgających cząsteczek.
Polaryzacja fali poprzecznej i podłużnej
Polaryzacja to metoda na uniknięcie drgań fali poprzez ograniczenie jej do jednego kierunku rozchodzenia się.
O źródle mówi się spolaryzowanym, jeśli drgania ze źródła padającego są ograniczone tylko w jednym kierunku na polaryzacji.
Fale poprzeczne przechodząc przez jedną szczelinę pionową i jedną szczelinę poziomą, fale będą przechodzić niespolaryzowane od pierwszej szczeliny i dalej do szczeliny poziomej; żadne wibracje cząstki nie przejdą, dając zero amplituda fali. W związku z tym fale poprzeczne mogą być spolaryzowane.
Kredytowych Image: Pixabay
Gdy fale podłużne padają na szczeliny w tym samym położeniu zamiast fal poprzecznych, fala przechodzi przez obie szczeliny bez polaryzacji.
Czytaj więcej na Polaryzacja prostopadła: kilka bytów i faktów.
Wykres fali poprzecznej i fali podłużnej
Wykres fali poprzecznej można wykreślić jako przemieszczenie fali spowodowane drganiami cząstek w stosunku do odległości przebytej przez falę.
Wykres przedstawia zmiany fali wraz z odległością. Falę poprzeczną można również wykreślić na wykresie czasu przemieszczenia v/s, aby pokazać przemieszczenie fali w czasie.
Ponieważ gęstość fal zmienia się w falach podłużnych, zmiany gęstości spowodowane ściskaniem i rozrzedzeniem fali są obserwowane na wykresie odległości gęstości v/s, jak pokazano poniżej dla fal podłużnych.
Powyższy wykres przedstawia zmiany gęstości fal spowodowane ściskaniem i rozrzedzeniem fali wraz z odległością.
Często Zadawane Pytania
Q1. Drut mosiężny o długości 100 cm przeszywa się przy naprężeniu sznurka 250N. Masa sznurka to 0.25 grama. Oblicz prędkość fali poprzecznej generowanej na drucie.
Dany: m=1.25 grama
T=250N
dł.=100cm=1m
Masa na jednostkę długości wynosi m/l=1.25/1=1.25 gramów
Prędkość fali poprzecznej dana jest równaniem
v=√T/m
v=√(250N/1.25g)
v=200m/s
Prędkość fali poprzecznej wynosi 200 m/s.
Jaka jest długość fali poprzecznej?
Fala składa się z grzbietu i doliny.
Połączenia długość fali poprzecznej jest przemieszczeniem cząstki do zakończenia jednej oscylacji. Na wykresie jest to długość ścieżki między grzbietami lub dolinami.
Czym są kompresja i rozrzedzenie?
Kompresja i rozrzedzenie fali powstają w wyniku różnicy ciśnień doświadczanej podczas propagacji fali.
Wynika to z fakt, że gęstość fal w obszarze ściskania jest większa tam, gdzie odczuwane jest ciśnienie, w porównaniu z obszarem rozrzedzenia.
Jeśli propagacja fali poprzecznej przebiega w kierunku y, to w jakim kierunku poruszają się cząstki?
Rozchodzenie się fali tworzy kąt 90 stopni z ścieżką śledzoną przez wibrujące cząstki.
W związku z tym ruch cząstki musi odbywać się w płaszczyźnie yz, ponieważ obie płaszczyzny są prostopadłe do osi kierunkowej x.
Jakie fale powstają podczas tsunami?
Fale podłużne i poprzeczne powstają w wyniku tsunami.
Fale poprzeczne są generowane na dnie oceanicznym z powodu fal wtórnych wytwarzanych przez dno oceaniczne. Te fale poprzeczne są następnie przekształcane w fale podłużne, gdy zbliżają się do brzegu morza.
Dlaczego fale poprzeczne mogą rozchodzić się tylko z ośrodków stałych, a nie z ośrodków gazowych?
Fala poprzeczna rozchodzi się w ciałach stałych i na powierzchni cieczy.
Fala poprzeczna jest generowana przez odkształcenie ciała stałego, ponieważ ciało stałe ma moduł ścinania i dlatego podlega naprężeniom, ciecz lub gazy tego nie posiadają, ponieważ nie mają określonego kształtu.
Przeczytaj także:
- Jak działa czujnik mikrofalowy
- Jak obliczyć energię fal sejsmicznych
- Rodzaje fal elektromagnetycznych
- Jaka jest prędkość fali poprzecznej
- Jak powstają fale świetlne
- Jak mierzyć energię w detektorze fal grawitacyjnych
- Czy zmienia się amplituda fali
- Czy fale poprzeczne są mechaniczne
- Równania fali dźwiękowej
- Niszczycielska interferencja fali na przykładzie
Cześć, jestem Akshita Mapari. Zrobiłem mgr. w fizyce. Pracowałem przy projektach takich jak Modelowanie numeryczne wiatrów i fal podczas cyklonu, Fizyka zabawek i zmechanizowanych maszyn dreszczowych w parkach rozrywki w oparciu o mechanikę klasyczną. Ukończyłem kurs na Arduino i zrealizowałem kilka mini projektów na Arduino UNO. Zawsze lubię odkrywać nowe obszary w dziedzinie nauki. Osobiście uważam, że nauka jest bardziej entuzjastyczna, gdy uczy się ją kreatywnie. Poza tym lubię czytać, podróżować, brzdąkać na gitarze, identyfikować skały i warstwy, fotografować i grać w szachy.
